基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量误差补偿

针对激光外差干涉仪测量过程中测量镜随被测对象旋转而导致的位移测量误差,提出了一种基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量补偿方法。根据测量镜转角和测量光束光斑位置变化对应关系,利用位置敏感探测器(PSD)和位置电压信号卡尔曼滤波方法测得降噪后的光斑位置变化,从而获得更为准确的转角测量结果,最后根据转角与位移的解耦数学模型利用测得的转角进行位移补偿。为验证滤波算法和位移补偿方法的可行性和有效性,搭建激光外差干涉测量实验装置,分别进行光斑位置稳定性测量实验、角度测量验证实验和激光外差干涉位移测量补偿实验。实验结果表明:经卡尔曼滤波降噪后系统装置测得的光斑位置抖动标准差从0.52μm降至0.18μm,测量的转角与索雷博六自由度转台的转角偏差在±1.38×10^(-4°)内,对M-531.DD线性导轨200 mm量程内的位移和转角进行测量,将测得的转角进行位移补偿后,系统的位移测量结果与M-531.DD线性导轨位移的标准差从1.55μm减小到0.29μm。

基于ThinkPHP的实训系统设计

针对目前商务英语实践教学缺少现代化实战教学平台的现状,本文以Think PHP框架技术为基础,提出了基于任务驱动的商务英语外贸实训系统的整体设计,实现为师生提供真实的商务实践教学平台。本系统在学院教学实践中得到了应用与可行性验证,具有一定的新颖性与实用性。

基于Q学习算法的自主学习网络平台研究

本文以大学英语自主学习网络平台模型为研究对象,分析了自主学习网络平台及智能化研究现状,针对大学英语自主学习网络平台学习者学习能力与学习策略匹配不理想的问题,应用动态反馈Q学习算法,建立基于Q学习算法的大学英语自主学习网络平台模型,实现学习者学习策略的最优选择,为网络平台智能化研究提供了一种思路。

基于枝切线和可靠度的区域增长相位解包裹算法

为了提高相位解包裹精度,提出了一种基于枝切线阻止误差传播和可靠度指引路径的解包裹算法。该算法首先计算像素点是否为残差点,根据残差点生成枝切线;然后计算像素点的可靠度,以两相邻像素可靠度之和作为边的可靠度,并按可靠度大小对边排序;接着从可靠度最大的边开始判断,若边对应的任一点未解包且未解包点不在枝切线上,则对边进行解包操作,若边对应的两点都已解包且不属于同一解包区域,则对解包区域进行归并操作;最后对枝切线解包。仿真和实验结果表明:该算法能有效减少误差传播,提高相位解包裹精度。

基于长度可变真空腔的激光干涉空气折射率测量误差分析与补偿

为了解决基于长度可变真空腔的激光干涉空气折射率测量中透光窗片倾斜和真空腔内残余气压对测量精度的影响,本文分析了真空腔拉伸过程中透光窗片倾斜引入的误差,并提出了透光窗片倾斜误差检测和补偿方法,同时研究了真空腔内残余气压的测量和补偿方法。为了验证所提出方法的可行性,搭建了基于长度可变真空腔的激光干涉空气折射率测量系统,测量结果与Edlén公式结果进行对比。实验结果显示,本系统测量结果与Edlén公式结果具有较好的一致性,在2.2 h和20 min内,两者之间偏差的标准偏差分别为2.34×10^(-8)和2.89×10^(-8),这表明本文所提出的空气折射率测量误差补偿方法是可行和有效的,可应用于激光干涉精密位移测量中空气折射率的实时补偿。

激光圆偏振干涉纳米位移测量信号处理方法

介绍激光圆偏振干涉纳米位移测量系统的光路结构，针对A／D误差和直流噪声引入的位移误差，提出了基于正余弦信号切换的干涉条纹处理方法，以提高测量精度。设计基于FPGA和DSP架构的激光圆偏振干涉纳米位移测量系统，其中FPGA主要用于信号的采集、大数计数及与上位机通讯，DSP主要用于小数计算。位移实验结果表明：在0～7μm范围内，步长为100nm的测量结果其线性拟合相关系数为0．9836，标准差为1．88nm；在0～15μm范围内步长为1μm的测量结果其线性拟相关系数为0．9992，标准差为2．96nm。验证了所提出的干涉条纹处理方法和信号处理系统能够实现纳米级位移测量精度的要求。

基于激光干涉法的大型工件内径测量系统设计

当利用激光干涉法对大型工件进行现场测量时,需铺设长行程直线导轨,导致测量系统结构复杂;为解决该问题,采用模块化接杆式结构的可伸缩测量臂,设计了一套基于激光干涉位移测量的大型工件内径测量系统。该系统由位移测量模块、旋转驱动模块和数据获取与处理模块三部分组成;位移测量模块的测量臂采用双支撑外径递减式结构,有效减少了大尺寸测量时的弯曲变形;采用Pratt法与LM法相结合的融合法进行最小二乘法圆拟合,精确得到被测工件半径和圆度等参数。对研制系统装置进行了定心实验、系统静态稳定性实验、实际工件内径测量及重复性实验等,重复性测量实验测得同一圆周的半径和圆度标准偏差分别为17.60、25.48μm,不同圆周的半径和圆度标准偏差在几十微米内波动,符合测量工件的加工精度。结果表明该系统可应用于大型工件的现场测量,可有效检测和评估工件内径和圆度等参数。

基于互补微分相乘的PGC-Arctan相位解调改进算法

为消除载波相位延迟和相位调制深度波动对相位生成载波(Phase generated carrier, PGC)相位解调结果的影响,提出了一种基于互补微分相乘的PGC-Arctan相位解调改进算法。该算法通过构建一对系数相同、含待测相位的正交平方信号,再通过相除、开方和反正切运算,获得不受载波相位延迟和相位调制深度影响的相位解调结果,从而减小相位解调结果的非线性误差,使得解调结果信纳比更高、总谐波失真更小。对该算法的实现过程进行理论分析和推导,并开展了基于Matlab的算法仿真实验和基于正弦相位调制干涉仪的位移测量实验。结果表明:该算法在不同的载波相位延迟和相位调制深度下,解调结果的信纳比均大于41.50 dB,总谐波失真均不超过0.79%。该算法可有效减小PGC相位解调非线性误差,实现正弦相位调制干涉仪的精密位移测量。

基于激光单频干涉和PTF传感融合的空气折射率测量方法

针对空气折射率测量中Edlén公式法测量精度受限于传感器精度,以及固定长度真空腔的激光干涉法条纹整周期难以确定的问题,提出了一种融合激光单频干涉和PTF传感的空气折射率测量方法。设计了基于固定长度单真空腔的正弦相位调制激光干涉空气折射率测量光路。利用低精度传感器获得的空气折射率预测值来确定干涉条纹整数,采用PGC-Arctan算法精确解调干涉信号相位来获得小数干涉条纹,实现空气折射率的大范围高精度实时测量。搭建了实验装置,开展了与Edlén公式法的空气折射率测量比对实验。实验结果显示,在12 min和1 h内,两种方法测得结果具有较好的一致性,两者偏差的标准偏差分别为1.5×10^(-8)和2.3×10^(-8),表明本文方法可应用于激光干涉精密位移测量中空气折射率的实时补偿。

双调制深度大线性动态范围自适应PDH稳频方法

针对Pound-Drever-Hall(PDH)技术存在的线性动态范围窄、抗干扰能力弱的问题,提出一种基于双调制深度+双误差信号的PDH稳频方法。首先采用数字正交解调技术精确提取干涉信号相位以实现本振信号相位和干涉信号相位的自动匹配;然后利用透射功率信号Ptran和传统误差信号SPDH构建一个新误差信号Spre,以扩大PDH稳频系统的线性动态范围;接着,采用大调制深度对应的新误差信号Spre实现快速捕获和预锁定;最后,采用小调制深度对应的误差信号SPDH实现精确锁定。锁定后,可根据Ptran幅值变化自动切换调制深度和误差信号,实现大线性动态范围和高灵敏度的PDH稳频。研制了基于现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)的稳频控制系统,对法布里-珀罗腔进行了锁定测试。实验结果表明,双调制深度+双误差信号的自适应锁定机制可极大地提高锁定系统的抗干扰能力,且锁定精度高,3小时腔长相对稳定度达5.72×10-9,所提方法可以广泛应用于激光频率/谐振腔锁定等领域。

基于卡尔曼滤波的PGC解调非线性误差补偿方法

针对载波相位延迟和调制深度漂移对正弦相位调制干涉仪中相位解调精度的影响,提出一种基于卡尔曼滤波的相位生成载波(PGC)解调非线性误差补偿方法。首先建立由PGC正交分量参数构成的卡尔曼滤波状态空间观测模型。然后对PGC解调的正交分量幅值和偏置进行最优估计与修正,减小相位解调的非线性误差。最后理论分析阐述该补偿方法的原理,开展模拟干涉信号的相位解调仿真测试和正弦相位调制干涉位移测量实验。实验结果表明:提出的方法能够有效减小PGC相位解调非线性误差,实现纳米级精度的位移测量。